La estación espacial china Tiangong: un laboratorio espacial para el desarrollo tecnológico
La estación espacial Tiangong de China, completada en 2022, se presenta como una plataforma de investigación espacial con capacidades excepcionales. Su gran capacidad de carga útil, largos períodos operativos en órbita, apoyo al transporte Tierra-espacio, seguimiento y comunicación global, cuidado de los astronautas y equipos experimentales reemplazables y actualizables ofrecen condiciones ideales para la realización de experimentos en órbita. Esta estación espacial abre oportunidades sin precedentes para el desarrollo de la tecnología espacial china.
Un artículo de opinión publicado recientemente en Space: Science & Technology, escrito por expertos del Instituto de Ingeniería de Sistemas de Vehículos Espaciales de Beijing, propone un plan de alto nivel para el desarrollo de la tecnología espacial, atendiendo las necesidades de la industria espacial china y los desafíos de la investigación espacial. El artículo comienza introduciendo los objetivos de la misión de los experimentos de tecnología espacial en la Tiangong:
Objetivos de la misión:
- Fortalecer la base de la tecnología espacial: Esto implica impulsar la aplicación a gran escala de componentes centrales, materiales básicos, procesos y componentes de precisión de producción nacional para lograr una tecnología espacial autónoma y controlable de forma independiente y lograr una mejora continua.
- Evaluar y validar la aplicación de componentes centrales y equipos avanzados: Desarrollar y dominar una serie de nuevas tecnologías espaciales centrales, acumular reservas tecnológicas y lograr un desarrollo exponencial en la tecnología espacial.
- Promover nuevos sistemas espaciales o aplicaciones espaciales: Formar capacidades más fuertes para gestionar misiones espaciales complejas, acelerar la construcción de sistemas e instalaciones espaciales más completos, dominar métodos y tecnologías de gestión más exhaustivos para sistemas de misiones espaciales complejas y promover la aplicación sustancial y los beneficios de nuevos sistemas espaciales o aplicaciones espaciales innovadoras.
Condiciones para la realización de experimentos de tecnología espacial en la Tiangong:
- Capacidades de apoyo dentro de los módulos de la estación espacial: El gabinete básico de experimentación espacial puede servir como sistema de apoyo general, proporcionando interfaces estándar para dispositivos mecánicos, control térmico, suministro de energía, información y vacío para los dispositivos experimentales, asegurando una correcta implementación de proyectos experimentales en órbita.
- Capacidades de apoyo fuera de los módulos de la estación espacial: La plataforma experimental abierta proporciona interfaces de instalación mecánica para cargas útiles externas a través de adaptadores de carga útil y ofrece soporte de interfaz para el suministro de energía, información y control térmico de las cargas útiles.
- Capacidades de apoyo de las naves espaciales de carga: La nave de carga utiliza los recursos restantes del transporte de carga para establecer una plataforma de apoyo de carga útil experimental regular, apoyando diversos tipos de carga útil y tareas experimentales.
- Capacidades de enlace descendente de las naves espaciales tripuladas: Actualmente, algunas cargas útiles experimentales que requieren enlace descendente se pueden transportar a tierra a través de la cápsula de regreso de la nave espacial tripulada Shenzhou.
En general, la participación humana en los experimentos de tecnología espacial en la estación espacial ofrece mejores condiciones experimentales, recursos experimentales más ricos, métodos experimentales más diversos, procesos experimentales más flexibles y controlables y resultados experimentales más fiables. Los experimentos de ingeniería espacial en la estación espacial pueden cubrir todos los campos de los experimentos de tecnología espacial, ofreciendo ventajas inigualables en comparación con otras naves espaciales.
Esquema sistemático para misiones de experimentación de tecnología espacial en la Tiangong:
Basándose en la dirección de la tecnología espacial, se planifican cinco temas de investigación:
- Desarrollo de tecnologías robóticas y autónomas: Mejorar la capacidad de gestionar misiones espaciales complejas y acelerar la construcción de instalaciones de sistemas espaciales más completas, incluyendo la tecnología de operación en órbita colaborativa humano-máquina y la tecnología de captura y eliminación de desechos espaciales.
- Desarrollo de tecnologías de ensamblaje y construcción en órbita espacial: Satisfacer las necesidades de futuras misiones tripuladas de exploración espacial de larga distancia y misiones de servicio en órbita, incluyendo la tecnología de ensamblaje y fabricación en órbita de grandes instalaciones espaciales, la tecnología de fabricación aditiva en órbita y la tecnología de estructuras y mecanismos desplegables en órbita.
- Nuevas tecnologías de energía y propulsión: Centrarse principalmente en fuentes de energía de nueva generación de alta eficiencia y tecnologías de propulsión de alto rendimiento, incluyendo nuevas tecnologías de sistemas de energía y tecnologías de sistemas de propulsión.
- Tecnologías de control ambiental y soporte vital (ECLSS): Dirigiéndose principalmente a misiones tripuladas de exploración espacial de mayor duración y mayor distancia, incluyendo sistemas de soporte vital ecológico controlado altamente cerrados, tecnología de prevención microbiana del entorno espacial a largo plazo y tecnología de utilización de recursos extraterrestres.
- Tecnologías comunes de nuevas naves espaciales: Incluyendo tecnología de gestión térmica espacial, nuevas tecnologías en componentes, materias primas y procesos, nuevas tecnologías de medición, tecnologías avanzadas de navegación, información y control, tecnologías de despliegue de satélites en órbita y tecnologías de mantenimiento en órbita.
Sugerencias para el desarrollo de la tecnología espacial china:
- Adherirse al objetivo principal de lograr beneficios significativos en ciencia y aplicaciones.
- Planificación de alto nivel y disposición general.
- Planificación sistemática e implementación clasificada.
Recomendaciones para futuros proyectos de experimentación y verificación de la tecnología espacial en la Tiangong:
- Tecnologías robóticas y autónomas: realizar verificaciones por etapas de tecnologías clave en órbita como la colaboración humano-máquina y la colaboración entre múltiples máquinas, centrándose en mejorar la capacidad operativa de la plataforma de la estación espacial, mejorando la capacidad de operación en órbita de los astronautas y las capacidades del sistema de brazo robótico.
- Tecnologías de ensamblaje y construcción en órbita: realizar verificaciones por etapas de tecnologías clave como grandes telescopios ópticos, grandes estructuras de celosía y soldadura espacial.
- Nuevas tecnologías de energía y propulsión: realizar la verificación de tecnologías de sistemas de energía de nueva generación, como células solares de alta eficiencia y baterías de alta energía específica.
- Tecnologías ECLSS: verificar la integración en órbita de los módulos funcionales centrales de los sistemas de soporte vital altamente cerrados, ampliar las funciones ECLSS existentes, construir sistemas ecológicos controlados típicos por etapas y aplicarlos directamente a las misiones de la estación espacial.
- Tecnologías comunes de nuevas naves espaciales: desarrollar tecnologías clave para la gestión térmica de metales líquidos espaciales y realizar experimentos técnicos sobre el impacto del entorno espacial en los componentes y materias primas de producción nacional.
A medida que las demandas de futuras misiones espaciales continúan evolucionando, el desarrollo de la tecnología espacial también sufrirá cambios rápidos. En consecuencia, los proyectos de experimentación y verificación de la tecnología espacial en órbita deben ajustarse dinámicamente para satisfacer la disposición general de la misión y coincidir dinámicamente con la planificación a largo plazo para el desarrollo de la tecnología espacial.